行業(yè)記憶-人造金剛石發(fā)展始末（3）
來源:富航超硬2021-08-02
(二) 兩面裝置 外引內(nèi)創(chuàng)
年輪式兩面頂壓機(jī)的特點(diǎn)是：設(shè)備簡(jiǎn)單，壓源的通用性能；高壓腔的容積較大，適用于生長(zhǎng)優(yōu)質(zhì)粗顆粒單晶金剛石；易于實(shí)現(xiàn)裝備的大型化。
在第一機(jī)械工業(yè)部通用機(jī)械研究所、三磨所和地質(zhì)部地質(zhì)科學(xué)研究院合作完成第一顆人造金剛石研制之后，姚裕成松等調(diào)入人工晶體研究所，不久建立了兩面頂裝置研究基地，穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)了年輪式兩面頂裝置的大型化，上世紀(jì)60年代末完成高壓腔直徑Ф20mm，70年代中Ф32mm，80年代中Ф40mm，92年Ф50，93年研制成功Ф65mm。在這期間Ф32mm模具在該所生產(chǎn)十分成功。推廣到武漢、無錫、長(zhǎng)沙、吉林等地。
人工晶體研究所自主開發(fā)的年輪式兩面頂?shù)暮诵难b置—鋼絲纏繞式GC50超高壓模具，經(jīng)過5年的連續(xù)運(yùn)行，證明模具設(shè)計(jì)安全可靠，未發(fā)現(xiàn)斷裂破壞現(xiàn)象，滿足金剛石合成工藝要求，與該模具配套的35kg重的硬質(zhì)合金壓缸質(zhì)量穩(wěn)定，已通過部級(jí)鑒定。
1971～ 1976年研制成功了10MN年輪式兩面頂壓機(jī)和高壓腔直徑為32mm的年輪模具。
1980年借鑒國(guó)際兩面頂人造金剛石壓機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，人工晶體研究所與太原重型機(jī)器廠合作制造了25MN纏繞式兩面頂人造金剛石專用壓機(jī)及高壓腔直徑為40mm和50mm的年輪式模具。
1989年兩單位再次合作設(shè)計(jì)制造了60MN立柱式單壓源壓機(jī)，研制的年輪式模具高壓腔直徑為65mm。
人工晶體研究所是國(guó)內(nèi)唯一家從20世紀(jì)60年代起一直堅(jiān)持年輪式兩面頂合成金剛石研究、開發(fā)、生產(chǎn)的單位，直到2004年止。
四川藝精長(zhǎng)運(yùn)超硬材料有限公司，就是用人工晶體研究研所的技術(shù)而建立起來的，是國(guó)內(nèi)堅(jiān)持采用國(guó)產(chǎn)年輪式兩面頂進(jìn)行金剛石生產(chǎn)和新產(chǎn)品開發(fā)的企業(yè)。“3000t年輪式兩面頂法合成金剛石及復(fù)合片開發(fā)”項(xiàng)目是2001年5月立項(xiàng)的，于2003年4月通過技術(shù)驗(yàn)收，之后也關(guān)停。
為了加快我國(guó)金剛石制造技術(shù)水平的提高，1979年～1980年地礦部北京鉆探工具廠和核工業(yè)232廠分別從瑞典和芬蘭引進(jìn)了QRD-18型年輪式兩面頂壓機(jī)，高壓模具直徑40.5mm，該裝置大體反映了1967年～1969年前后的生產(chǎn)水平。
80年代中期，為擴(kuò)大反應(yīng)腔體，改變我國(guó)長(zhǎng)期不具備生產(chǎn)高品級(jí)金剛石的局面，第六砂輪廠引進(jìn)了高強(qiáng)度粗顆粒人造金剛石合成技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備，引進(jìn)的50MN級(jí)合成壓機(jī)具有當(dāng)時(shí)國(guó)際先進(jìn)水平，是國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的金剛石合成裝置。投產(chǎn)后，人造金剛石的綜合產(chǎn)量可達(dá)110萬克拉，其中高品級(jí)金剛石33萬克拉。使用該裝置已批量生產(chǎn)出MBD12、SMD、SMD25和SMD30四個(gè)高品級(jí)產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量符合新國(guó)標(biāo)GB6406-6408-86，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，后因未掌握年輪式技術(shù)及成本過高而停產(chǎn)。
總之，我國(guó)從70年初地質(zhì)部602廠引進(jìn)3臺(tái)瑞典1800t兩面頂壓機(jī)開始，后來又有3臺(tái)核工業(yè)部232廠1800t兩面頂壓機(jī)，第六砂輪廠從德國(guó)引進(jìn)6000t1臺(tái)，深圳亞洲從美國(guó)引進(jìn)5000t 5臺(tái)，江漢從美國(guó)引進(jìn)1500t 5臺(tái)，河北涿州從德國(guó)Winter公司引進(jìn)6000t 6臺(tái)，新加坡從芬蘭引進(jìn)1800t 18臺(tái)投資福建泉州，總共國(guó)外引進(jìn)達(dá)44臺(tái)之多，耗資達(dá)2.5~3億美元之巨。實(shí)踐表明，由于沒有掌握年輪式兩面頂?shù)暮诵募夹g(shù)，經(jīng)過消化吸收之后仍無法到位，只好紛紛宣告下馬。
盡管用年輪式兩面頂壓機(jī)，作為發(fā)展中國(guó)人造金剛石工業(yè)之一的設(shè)想未能如愿。但是，在我國(guó)人造金剛石工業(yè)發(fā)展的初期，所選定的“兩條腿”走路的技術(shù)設(shè)想和引進(jìn)國(guó)外年輪式兩面頂壓機(jī)的做法是正確的。
1966年7月3日，在三磨所和濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所合作研制的六面頂合成壓機(jī)上，正式投入工藝試驗(yàn)與批量生產(chǎn)，當(dāng)年生產(chǎn)人造金剛石1萬克拉。中間試驗(yàn)的完成，為建立我國(guó)第一個(gè)金剛石專業(yè)生產(chǎn)廠——第六砂輪廠提供了建廠所需成套工藝設(shè)計(jì)及技術(shù)資料，同時(shí)無任何條件地幫助全國(guó)十幾個(gè)廠推廣生產(chǎn)，三磨所為中國(guó)超硬材料工業(yè)的建立與發(fā)展是功不可沒的，永載史冊(cè)。
1967年起，三磨所、上海砂輪廠、人工晶體研究所、中科院物理研究所、上海硅酸鹽研究所對(duì)粗大顆粒都給予了關(guān)注。上海硅酸鹽研究所用金屬薄膜法得到了2.7mm的完整單晶，1977年又得到了3～4mm的單晶。三磨所用同樣方法，在廣州砂輪廠單壓源緊湊式六面頂和該所DS-027型鉸鏈?zhǔn)搅骓攭簷C(jī)上進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果顯示，在緊湊式六面頂壓機(jī)上的成功率為60%～70%；而在鉸鏈?zhǔn)搅骓攭簷C(jī)上則只有30%～40%。這啟示我們：超高壓高溫設(shè)備的同步、對(duì)中和保壓性能，對(duì)合成工藝的穩(wěn)定性有著重要影響。壓機(jī)設(shè)計(jì)者應(yīng)著力改善上述性能。
1984年三磨所用6×6MN六面頂壓機(jī)研制出高品級(jí)單晶粗顆粒金剛石樣品，30目單顆?？箟簭?qiáng)度達(dá)30kgf；1984年又研制出更高品級(jí)金剛石樣品，30目樣品的抗壓強(qiáng)度為40kgf，實(shí)現(xiàn)了高品級(jí)金剛石單晶合成技術(shù)零的突破。其成果通過部級(jí)鑒定，得到高度評(píng)價(jià)。但因高壓反應(yīng)腔體小，單次產(chǎn)量低，經(jīng)濟(jì)效益差而沒有過渡到工業(yè)性生產(chǎn)。金剛石大單晶的研制對(duì)我國(guó)來說還是很不夠的。
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